CN108032328B - 一种舵机组件、机器人关节结构及机器人 - Google Patents

一种舵机组件、机器人关节结构及机器人 Download PDF

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Abstract

本发明适用于电机传动技术领域，提供了一种舵机组件、机器人关节结构及机器人，所述舵机组件包括第一减速器、第一电机、第一连接件、第一控制电路板、第二减速器、第二电机、第二连接件和第二控制电路板，第一控制电路板与第一电机电性连接，第二控制电路板与第二电机电性连接，第一减速器的输出与第一连接件的输出同轴且沿第一方向设置，第二减速器的输出与第二连接件的输出同轴且沿第二方向设置，第一电机的输出轴与第一减速器的输入端连接，第二电机的输出轴与第二减速器的输入端连接，第一方向与第二方向正交设置。本发明使舵机内部交叉设置两个自由度输出，使得舵机整体结构紧凑，实现了双自由度舵机体积的小型化。

Description

一种舵机组件、机器人关节结构及机器人
技术领域
本发明属于电机传动技术领域，特别涉及一种舵机组件、机器人关节结构及机器人。
背景技术
舵机是机器人实现动作的核心元器件，为了实现机器人仿人动作，通常在机器人的某些部位需要多个自由度，如机器人要实现前后旋转手臂及抬手臂的动作，就需要在肩部设置两个舵机，现有技术中解决此问题的方案多为在第一个舵机输出连接第二个舵机，采用这种方式虽然可以实现双自由度动作，但机器人关节部位体积较大，不利于实现产品的小型化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种舵机组件，旨在解决现有技术中的机器人关节部位体积较大且不利于实现产品小型化的技术问题。
本发明是这样实现的，一种舵机组件，包括第一减速器、第一电机、第一连接件、第一控制电路板、第二减速器、第二电机、第二连接件和第二控制电路板，所述第一控制电路板与所述第一电机电性连接，所述第二控制电路板与所述第二电机电性连接，所述第一减速器的输出与所述第一连接件的输出同轴且沿第一方向设置，所述第二减速器的输出与所述第二连接件的输出同轴且沿第二方向设置，所述第一电机的输出轴与所述第一减速器的输入端连接，所述第二电机的输出轴与所述第二减速器的输入端连接，所述第一方向与所述第二方向正交设置。
进一步地，所述第一减速器和第二减速器均为谐波减速器。
进一步地，所述舵机组件还包括与所述第一减速器和第二减速器的外壳体连接的支架，所述第一连接件和第二连接件均安装于所述支架上。
进一步地，所述第一连接件和第二连接件均通过轴承安装于所述支架上。
进一步地，所述支架上分别设有与所述第一连接件和第二连接件对应的轴承安装位，所述轴承过盈安装于所述轴承安装位内，所述第一连接件和第二连接件分别过盈安装于相应所述轴承的内圈内。
进一步地，所述舵机组件还包括外壳，所述第一减速器、第一电机、第一连接件、第一控制电路板、第二减速器、第二电机、第二连接件和第二控制电路板均设置于所述外壳内，所述外壳为仿关节的球形外壳，所述外壳沿正交方向分别开设有与所述第一减速器、第一连接件、第二减速器和第二连接件对应的开口。
进一步地，所述外壳包括相互扣合的上壳和下壳，所述舵机组件还包括固定设置于所述上壳内的第一风扇和固定设置于所述下壳内的第二风扇，所述第一风扇与所述第一控制电路板电性连接，所述第二风扇与所述第二控制电路板电性连接，所述第一控制电路板设置于所述第一电机远离所述第二电机的一侧，所述第二控制电路板设置于所述第二电机远离所述第一电机的一侧。
进一步地，所述上壳与所述第一风扇对应的位置开设有第一通风孔，所述下壳与所述第二风扇对应的位置开设有第二通风孔。
本发明的另一目的在于提供一种机器人关节结构，包括如上述所述的舵机组件，以及与所述舵机组件连接的第一关节件和第二关节件，所述第一减速器和所述第一连接件在所述第一方向与所述第一关节件连接，所述第二减速器和所述第二连接件在所述第二方向与所述第二关节件连接。
本发明的另一目的在于提供一种机器人，其包括如上述所述的舵机。
实施本发明的一种舵机组件、机器人关节结构及机器人，具有以下有益效果：其通过设置第一减速器、第一电机、第一连接件、第一控制电路板、第二减速器、第二电机、第二连接件和第二控制电路板，其中，第一控制电路板与第一电机电性连接，第二控制电路板与第二电机电性连接，第一减速器的输出与第一连接件的输出同轴且沿第一方向设置，第二减速器的输出与第二连接件的输出同轴且沿第二方向设置，第一电机的输出轴与第一减速器的输入端连接，第二电机的输出轴与第二减速器的输入端连接，且第一方向与所述第二方向正交设置，以使舵机内部交叉设置两个自由度输出，使得舵机整体结构紧凑，实现了双自由度舵机体积的小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的舵机组件的立体结构示意图；
图2是本发明实施例提供的舵机组件的爆炸示意图(一)；
图3是本发明实施例提供的舵机组件的爆炸示意图(二)；
图4是本发明实施例提供的舵机组件的部分剖视图；
图5是本发明实施例提供的舵机组件的部分结构示意图；
图6是本发明实施例提供的机器人关节结构的立体结构示意图；
图7是本发明实施例提供的机器人关节结构的爆炸示意图。
上述附图所涉及的标号明细如下：
1-外壳；11-上壳；111-第一通风孔；12-下壳；2-第一减速器；3-第一电机；4-第一连接件；5-第一控制电路板；6-第二减速器；61-外壳体；7-第二电机；71-马达齿；8-第二连接件；9-第二控制电路板；10-支架；101-轴承安装位；13-第一风扇；14-第二风扇；15-轴承；110-脚板；112-连接件；120-腿部；121-第一腿部结构件；122-第二腿部结构件；123-垫片；124-销轴。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1至图5所示，本发明实施例提供的舵机组件包括第一减速器2、第一电机3、第一连接件4、第一控制电路板5、第二减速器6、第二电机7、第二连接件8和第二控制电路板9。其中，第一减速器2、第一连接件4、第二减速器6和第二连接件8均用于与外部连接。第一控制电路板5与第一电机3电性连接，第二控制电路板9与第二电机7电性连接，第一减速器2的输出与第一连接件4的输出同轴且沿第一方向设置，第二减速器6的输出与第二连接件8的输出同轴且沿第二方向设置，第一电机3的输出轴与第一减速器2的输入端连接，第二电机7的输出轴与第二减速器6的输入端连接，且第一方向与第二方向正交设置，使得舵机在第一方向和第二方向上分别实现一个自由度，即舵机可实现双自由度。
本发明实施例通过设置第一减速器2、第一电机3、第一连接件4、第一控制电路板5、第二减速器6、第二电机7、第二连接件8和第二控制电路板9，其中，第一控制电路板5与第一电机3电性连接，第二控制电路板9与第二电机7电性连接，第一减速器2的输出与第一连接件4的输出同轴且沿第一方向设置，第二减速器6的输出与第二连接件8的输出同轴且沿第二方向设置，第一电机3的输出轴与第一减速器2的输入端连接，第二电机7的输出轴与第二减速器6的输入端连接，且第一方向与所述第二方向正交设置，以使舵机内部交叉设置两个自由度输出，使得舵机整体结构紧凑，实现了双自由度舵机体积的小型化。
进一步地，如图4所示，在本发明的一个实施例中，第一减速器2和第二减速器6均为谐波减速器。其中，谐波减速器可采用现有技术中的常用结构，在此不作详细说明。优选地，第一减速器2和第二减速器6的输出部分采用交叉滚子轴承，以减小舵机体积，并提高舵机输出稳定性。在本实施例中，在第一电机3和第二电机7的输出轴上均设有马达齿71，马达齿71与相应减速器内的齿轮啮合以驱动减速器动作。
进一步地，如图2和图3所示，在本发明的一个实施例中，舵机组件还包括与第一减速器2和第二减速器6的外壳体61连接的支架10，第一连接件4和第二连接件8均安装于支架10上。第一减速器2和第二减速器6的外壳体61与支架10连接作为舵机组件的支撑件。在本实施例中，第一控制电路板5和第二控制电路板9分别通过螺丝固定安装于支撑件的侧边。
进一步地，如图3所示，在本发明的一个实施例中，第一连接件4和第二连接件8均为支撑法兰。优选地，该支撑法兰为内中空结构，以便于舵机走线。在本实施例中，第一连接件4和第二连接件8均通过轴承15安装于支架10上。具体地，在支架10上分别设有与第一连接件4和第二连接件8对应的轴承安装位101，轴承15过盈安装于轴承安装位101内，第一连接件4和第二连接件8分别过盈安装于相应轴承15的内圈内。
进一步地，如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，舵机组件还包括外壳1，上述第一减速器2、第一电机3、第一连接件4、第一控制电路板5、第二减速器6、第二电机7、第二连接件8和第二控制电路板9均设置于外壳1内。在本实施例中，外壳1为仿关节的球形外壳，并在外壳1沿正交方向分别开设有与第一减速器2、第一连接件4、第二减速器6和第二连接件8对应的开口，以便于第一减速器2、第一连接件4、第二减速器6和第二连接件8与外部连接。可以理解的是，在本发明的其它实施例中，外壳1也可以是正方体等其它形状。
具体地，在本实施例中，外壳1包括相互扣合的上壳11和下壳12，在上壳11和下壳12的正交方向开设有呈半圆型的开口，以围合成便于第一减速器2、第一连接件4、第二减速器6和第二连接件8与外部连接的圆形开口。另外，舵机组件还包括固定设置于上壳11内的第一风扇13和固定设置于下壳12内的第二风扇14，以为第一电机3、第一控制电路板5、第二电机7和第二控制电路板9进行散热。其中，第一风扇13位于第一控制电路板5的上方且与第一控制电路板5电性连接，第二风扇14位于第二控制电路板9的下方且与第二控制电路板9电性连接，以提高第一控制电路板5和第二控制电路板9的散热效果。第一控制电路板5设置于第一电机3远离第二电机7的一侧，第二控制电路板9设置于第二电机7远离第一电机3的一侧，以使舵机的整体结构更加紧凑。
进一步地，如图2所示，在本发明的一个实施例中，在上壳11与第一风扇13对应的位置开设有第一通风孔111，在下壳12与第二风扇14对应的位置开设有第二通风孔(未示出)，以进一步提高第一控制电路板5和第二控制电路板9的散热效果。在本实施例中，第一通风孔111和第二通风孔可以是呈一定规律排布的多个小孔，且第一通风孔111和第二通风孔的覆盖面积与第一风扇13和第二风扇14的横截面积大致相同。
进一步地，如图6和图7所示，本发明实施例还提供了一种机器人关节结构，其包括如上述所述的舵机组件，以及与舵机组件连接的第一关节件和第二关节件。其中，第一减速器2和第一连接件4在第一方向与第一关节件连接，第二减速器6和第二连接件8在第二方向与第二关节件连接，以使第一关节件沿垂直于第一方向的方向摆动，第二关节件沿垂直于第二方向的方向摆动。
进一步地，在本发明的一个具体实施例中，舵机组件应用于机器人脚踝位置。其中，第一关节件为腿部120，第二关节件为脚板110。具体地，舵机组件的第二减速器6和第二连接件8在第二方向通过第三连接件112与脚板110连接，该第三连接件112大致呈U型，U型的两端分别与第二减速器6和第二连接件8连接，U型的中部与脚板110连接。舵机组件的第一减速器2和第一连接件4在第一方向与腿部120连接。具体地，腿部120包括相对设置的第一腿部结构件121和第二腿部结构件122，第一连接件4穿过第二腿部结构件122的通孔，过盈安装于舵机内部的轴承15的内圈，且第一连接件4与第二腿部结构件122螺接；另一侧，第一腿部结构件121通过垫片123、销轴124安装于谐波减速器的输出轴承上，销轴124间隙安装于输出交叉滚子轴承的中心孔内。
可以理解的是，在本发明的其它实施例中，舵机组件也可以应用于其它结构，如机器人髋关节，此时，大腿作为第一关节件，腰部作为第二关节件，第一减速器2和第一连接件4在第一方向与大腿连接，第二减速器6和第二连接件8在第二方向与腰部连接，以实现机器人腿部的前后、左右摆动。
本发明实施例还提供了一种机器人，其包括如上述所述的舵机组件。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种舵机组件，其特征在于，包括第一减速器、第一电机、第一连接件、第一控制电路板、第二减速器、第二电机、第二连接件和第二控制电路板，所述第一控制电路板与所述第一电机电性连接，所述第二控制电路板与所述第二电机电性连接，所述第一减速器的输出与所述第一连接件的输出同轴且沿第一方向设置，所述第二减速器的输出与所述第二连接件的输出同轴且沿第二方向设置，所述第一电机的输出轴与所述第一减速器的输入端连接，所述第二电机的输出轴与所述第二减速器的输入端连接，所述第一方向与所述第二方向正交设置；
所述舵机组件还包括外壳，所述第一减速器、第一电机、第一连接件、第一控制电路板、第二减速器、第二电机、第二连接件和第二控制电路板均设置于所述外壳内，所述外壳为仿关节的球形外壳，所述外壳沿正交方向分别开设有与所述第一减速器、第一连接件、第二减速器和第二连接件对应的开口；
所述外壳包括相互扣合的上壳和下壳，所述舵机组件还包括固定设置于所述上壳内的第一风扇和固定设置于所述下壳内的第二风扇，所述第一风扇与所述第一控制电路板电性连接，所述第二风扇与所述第二控制电路板电性连接，所述第一控制电路板设置于所述第一电机远离所述第二电机的一侧，所述第二控制电路板设置于所述第二电机远离所述第一电机的一侧；
所述第一减速器和第二减速器均为谐波减速器。
2.如权利要求1所述的舵机组件，其特征在于，所述舵机组件还包括与所述第一减速器和第二减速器的外壳体连接的支架，所述第一连接件和第二连接件均安装于所述支架上。
3.如权利要求2所述的舵机组件，其特征在于，所述第一连接件和第二连接件均通过轴承安装于所述支架上。
4.如权利要求3所述的舵机组件，其特征在于，所述支架上分别设有与所述第一连接件和第二连接件对应的轴承安装位，所述轴承过盈安装于所述轴承安装位内，所述第一连接件和第二连接件分别过盈安装于相应所述轴承的内圈内。
5.如权利要求1所述的舵机组件，其特征在于，所述上壳与所述第一风扇对应的位置开设有第一通风孔，所述下壳与所述第二风扇对应的位置开设有第二通风孔。
6.一种机器人关节结构，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的舵机组件，以及与所述舵机组件连接的第一关节件和第二关节件，所述第一减速器和所述第一连接件在所述第一方向与所述第一关节件连接，所述第二减速器和所述第二连接件在所述第二方向与所述第二关节件连接。
7.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的舵机组件。
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